SSB proteiny nebo protein vázající DNA jediný pás (od angličtina „ s rozkroku s Trand DNA b inding proteiny“), jsou proteiny odpovědné stabilizují, ochranu a přechodně udržovat jediný pás DNA získané z oddělení duplexní DNA pás působením helikázových proteinů.
Genetická informace o organismu je chráněna a kódována ve formě dvojpásmové DNA. Aby byl přeložen a replikován, musí být odvíjen a nespárován a právě v tomto procesu se účastní proteiny SSB.
32 kDa (RPA32) fragment podjednotky replikačního proteinu A (Zdroj: Zaměstnanci Jawahara Swaminathana a MSD v Evropském institutu bioinformatiky prostřednictvím Wikimedia Commons)
Tyto proteiny se společně vážou s jinými různými monomery, které se podílejí na stabilizaci jejich DNA, a nacházejí se jak v prokaryotech, tak v eukaryotech.
Proteiny tohoto typu Escherichia coli (EcSSB) byly prvními proteiny tohoto typu, které budou popsány. Byly charakterizovány funkčně a strukturálně a od svého objevu byly použity jako studijní model pro tuto třídu proteinů.
Eukaryotické organismy mají proteiny podobné SSB proteinům bakterií, ale v eukaryotech se jedná o proteiny RPA nebo replikační proteiny A (replikační protein A), které jsou funkčně podobné SSB.
Od svého objevu bylo pro studium interakcí mezi proteiny SSB a jednovláknovou DNA používáno výpočetní biochemicko-funkční modelování za účelem objasnění jejich úlohy v základních procesech genomu různých organismů.
vlastnosti
Tyto typy proteinů se vyskytují ve všech královstvích života a přestože mají stejné funkční vlastnosti, jsou strukturálně odlišné, zejména pokud jde o jejich konformační změny, které se zdají být specifické pro každý typ proteinu SSB.
Bylo zjištěno, že všechny tyto proteiny sdílejí konzervovanou doménu, která se podílí na jednopásmové vazbě DNA a je známá jako vazebná doména oligonukleotidů / oligosacharidů (v literatuře nalezená jako OB doména).
Proteiny SSB termofilních bakterií, jako je Thermus aquaticus, mají pozoruhodné vlastnosti, protože mají dvě OB domény v každé podjednotce, zatímco většina bakterií má pouze jednu z nich v každé podjednotce.
Většina proteinů SSB se nespecificky váže na DNA s jedním pásem. Vazba každého SSB však závisí na jeho struktuře, stupni kooperace, úrovni oligomerizace a různých okolních podmínkách.
Koncentrace dvojmocných hořečnatých iontů, koncentrace solí, pH, teplota, přítomnost polyaminů, spermidinu a sperminu jsou některé z podmínek prostředí studovaných in vitro, které nejvíce ovlivňují aktivitu SSB proteinů.
Struktura
Baktérie mají homo-tetramerické proteiny SSB a každá podjednotka má jednu OB vazebnou doménu. Naproti tomu virové proteiny SSB, zejména proteiny mnoha bakteriofágů, jsou obvykle mono- nebo dimerní.
Na jejich N-terminálním konci mají SSB proteiny doménu vázající DNA, zatímco jejich C-terminální konec je složen z devíti konzervovaných aminokyselin zodpovědných za interakce protein-protein.
Tři zbytky tryptofanu v pozicích 40, 54 a 88 jsou zbytky odpovědné za interakci s DNA ve vazebných doménách. Zprostředkovávají nejen stabilizaci interakce DNA-protein, ale také nábor dalších proteinových podjednotek.
Protein SSB z E. coli byl modelován ve výpočtových studiích a bylo zjištěno, že má tetramerickou strukturu 74 kDa a že se díky spolupráci mezi různými podjednotkami podobnými SSB váže na jednopásovou DNA.
Archaea také vlastní proteiny SSB. Jsou to monomerní a mají jednu doménu vázající DNA nebo OB doménu.
V eukaryotech jsou RPA proteiny strukturálně složitější: jsou tvořeny heterotrimerem (ze tří různých podjednotek) známým jako RPA70, RPA32 a RPA14.
Mají alespoň šest domén vázajících oligonukleotid / oligosacharid, i když v současné době jsou přesně známa pouze čtyři z těchto míst: tři v podjednotce RPA70 a čtvrtá v podjednotce RPA32.
Funkce
Proteiny SSB mají klíčové funkce při údržbě, balení a organizaci genomu tím, že chrání a stabilizují jednovláknové řetězce DNA v době, kdy jsou exponovány působením jiných enzymů.
Je důležité si uvědomit, že tyto proteiny nejsou proteiny zodpovědné za odvíjení a otevírání řetězců DNA. Jeho funkce je omezena pouze pro stabilizaci DNA, pokud je ve stavu jednopásmové DNA.
Tyto proteiny SSB působí kooperativně, protože spojení jednoho z nich usnadňuje spojení dalších proteinů (SSB nebo ne). V metabolických procesech DNA jsou tyto proteiny považovány za jakýsi průkopník nebo primární proteiny.
Kromě stabilizace jednovláknových proužků DNA má vazba těchto proteinů na DNA primární funkci chránit tyto molekuly před degradací endonukleázami typu V.
Proteiny typu SSB se aktivně účastní replikačních procesů DNA prakticky všech živých organismů. Takové proteiny postupují s postupující replikační vidlicí a udržují oddělené dva rodičovské řetězce DNA tak, aby byly ve správném stavu, aby fungovaly jako šablony.
Příklady
V bakteriích SSB proteiny stimulují a stabilizují funkce proteinu RecA. Tento protein je zodpovědný za opravu DNA (SOS reakce) a za proces rekombinace mezi komplementárními jednopásmovými molekulami DNA.
Mutanty E. coli geneticky upravené pro získání defektních SSB proteinů jsou rychle inhibovány a neplní účinně své funkce při replikaci, opravě a rekombinaci DNA.
Proteiny podobné RPA kontrolují postup buněčného cyklu v eukaryotických buňkách. Konkrétně se předpokládá, že buněčná koncentrace RPA4 by mohla mít nepřímý vliv na krok replikace DNA, tj. Při vysokých koncentracích RPA4 je tento proces inhibován.
Bylo navrženo, že exprese RPA4 může zabránit buněčné proliferaci inhibicí replikace a hrát roli při udržování a značení zdravé životaschopnosti buněk v živočišných organismech.
Reference
- Anthony, E., & Lohman, TM (2019, únor). Dynamika komplexů jednořetězcové DNA vázající DNA (SSB) protein-DNA E. coli. Na seminářích v buněčné a vývojové biologii (svazek 86, str. 102-111). Academic Press.
- Beernink, HT, a Morcular, SW (1999). RMP: proteiny mediátoru rekombinace / replikace. Trends in biochemical Sciences, 24 (10), 385-389.
- Bianco, PR (2017). Příběh SSB. Pokrok v biofyzice a molekulární biologii, 127, 111-118.
- Byrne, BM, a Oakley, GG (2018, listopad). Replikační protein A, projímadlo, které udržuje DNA pravidelnou: Význam fosforylace RPA pro udržení stability genomu. Na seminářích v buněčné a vývojové biologii. Academic Press
- Krebs, JE, Goldstein, ES a Kilpatrick, ST (2017). Lewinovy geny XII. Jones & Bartlett Learning.
- Lecointe, F., Serena, C., Velten, M., Costes, A., McGovern, S., Meile, JC,… & Pollard, P. (2007). Předpokládané zastavení vidlice pro replikaci chromosomů: Cíle SSB opravují helikázy DNA na aktivní vidlice. The EMBO journal, 26 (19), 4239-4251.